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超纯水设备解决油漆废水重金属的处理

2016-9-18    来源：    作者：佚名

超纯水设备解决油漆废水重金属的处理 

重金属或硫酸根共存条件下的恒温培养实验分别移取900mLPostgateC培养基（SO42－共存条件下的实验移取改进型PostgateC培养基）于若干体积为1000mL的血清瓶中。每瓶接种20mL活体SRB菌液，N2吹脱10min，橡皮塞塞紧，铝盖压紧。35℃恒温振荡培养24h后，用精密注射器分别注入一定体积的铀贮备液和共存离子［Fe或Cu或Zn或SO42－］贮备液，使其中U和共存离子达到所需浓度，继续振荡培养数天。设置血清瓶作为对照组（加入热致死体SRB菌液）和空白组（不加重金属或SO42－）。定期用注射器采集上清液10mL，用0.45μm滤膜过滤，测定滤液中U和重金属离子浓度。实验中初始铀浓度均设定为20mg／L，其它共污染离子浓度以新疆某铀矿1＃采区终采地下水情况作参照。 
滤液中U和重金属离子含量的测定U浓度采用偶氮胂分光光度法进行测定，Cu和Zn浓度采用原子吸收分光光度法进行测定，Fe采用磺基水杨酸显色法测定。结果与讨论共存Zn或Cu对铀生物沉淀效果的影响和反映了血清瓶中U和不同浓度Zn或Cu共存时两者浓度的变化规律。容易看出，加入了热致死SRB的对照组U浓度变化很小，表明死亡SRB不具有还原富集铀的能力。当初始Zn浓度高达25mg／L或Cu浓度达到15mg／L时，U和Zn或Cu浓度在反应初期稍微下降后保持稳定，表明较高浓度的Zn［或Cu］会抑制铀生物沉淀过程和硫酸盐还原活力（因重金属生物毒性作用所致）。铀沉淀动力学曲线与未加锌铜的空白组相比差异很小，铀在6d后均可被完全去除，因此说明Zn在0￣20mg／L或Cu在0￣10mg／L的低浓度范围变化时，对铀生物沉淀过程影响很小，Zn／Cu在3d内被完全去除则表明SRB在反应初期依然保持着旺盛的硫酸盐还原活力。 
可以看出，初始Cu浓度为10mg／L时，6d后U虽然沉淀完全，但与未加Cu的空白组相比，反应初期出现了1d的迟缓期（0￣1d间U浓度变化很小），Cu沉淀也表现出迟缓期。比较图1、2发现，Cu对铀生物沉淀过程产生完全抑制的最低浓度比Zn低（前后者分别为15mg／L和25mg／L），此外低浓度Zn共存时铀沉淀过程未出现跟Cu类似的迟缓期，可能由于Cu具有较大的毒性作用造成SRB对Cu相对更为敏感。相关研究表明，Zn毒性表现为跟SRB还原酶分子上某些基团可逆络合，而Cu毒性表现为大面积破坏细胞膜的完整性，导致胞浆溶解后释放出氨基酸和核酸。 
实验中还观察到，初始Cu为10mg／L、Zn浓度为10￣20mg／L以及未加重金属的空白等几组血清瓶中，6d后开启血清瓶均有较浓的臭鸡蛋味气体产生（显然为H2S），瓶底部均有黑色沉淀形成（分析其成分为UO2／ZnS／CuS）。初始Zn浓度为25mg／L和Cu浓度为15mg／L时，血清瓶中并未出现这两种现象，推断反应初期血清瓶中U和重金属浓度的微小下降可能因SRB吸附所致。共存Fe对铀生物沉淀效果的影响反映了不同浓度Fe共存时瓶中U和Fe浓度的变化。由图3可见，无论初始Fe浓度高低，其浓度均不断降低。铁的去除可能主要依赖于硫酸盐代谢产物H2S参与的化学还原过程和利用有机乳酸盐为电子供体、Fe为电子受体的生物还原两个途径，还原终产物进一步和H2S作用生成黄铁矿沉淀。铀沉淀过程与Fe还原过程始终同时进行。UO2＋2Fe＝UO22＋2Fe为地浸过程中的典型浸出反应，该反应平衡常数logK＝18表明它可以自发和彻底进行；进而推测终采呈氧化性的环境中，彻底去除Fe是铀生物沉淀过程发生的前提，因为Fe可逆转铀生物沉淀过程（即铀沉淀终产物UO2可被净氧化成UO22＋）。但实际上Fe的去除过程并未优先于铀沉淀过程，而是同时发生，该结果跟Lovley早在氧化性的沉积环境中观察到的金属还原菌同时还原Fe和U的现象相似，原因可能与铀成矿机理有关。有研究表明中低温热液铀成矿可能由黄铁矿和有机质等还原剂借助非生物作用还原U所致，黄铁矿与铀矿共生表明它对早期促进U沉淀成矿起重要作用。实验中还原力较弱的Fe在富含H2S的还原态环境中转化为黄铁矿之后，其强还原性表面提供了易于发生铀沉淀反应的微环境，终产物UO2被吸附在黄铁矿表面后不易再被氧化。本文通过实验研究了Cu、Zn、Fe和SO42－分别对SRB菌群生物沉淀地浸废水中U的影响，得出以下初步认识：低浓度Cu或Zn易于转化为硫化物沉淀被去除因而对该过程影响很小，当Cu和Zn分别达到15mg／L和25mg／L时，该过程会由于重金属的生物毒性作用而完全抑制。Fe存在的氧化环境中铀生物沉淀过程同样可以进行，但沉淀速度相对减慢。

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